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请问一下STM32启动文件启动的方式是什么

请问一下STM32启动文件启动的方式是什么?

回帖(1)

颜小玲

2021-11-29 10:50:08
startup_stm32f10x_hd.s:
1. 开辟栈空间

Stack_Size  EQU     0x00000400  ;


            AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem   SPACE   Stack_Size
__initial_sp


开辟大小为0x00000400(1kb)的栈,名为STACK,NOINIT即不初始化,READWRITE表可读可写,ALIGN=3表8(2^3)字节对齐
EQU: 宏定义的伪指令,类似于c语言中的#define
AREA: 告诉汇编器开辟一个新的代码段或者数据段
SPACE: 用于分配一个一定大小的内存空间,以字节为单位,这里指定的大小为Stack_size
__initial_sp: 这是一个标号,它紧接在SPACE之后,表栈的开始地址。注意,栈的开始地址是栈顶,ARM是满降栈的,也就是栈由高向低生长。
2. 开辟堆空间

Heap_Size   EQU     0x00000200


            AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem    SPACE   Heap_Size
__heap_limit


    PRESERVE8
    THUMB
堆是用于内存动态分配malloc的,这里开辟大小为0x00000200(512字节)的堆,名字为HEAP,不初始化,可读可写,8字节对齐。__heap_base表示堆的起始地址,__heap_limit表示堆的结束地址。堆是由低向高生长的。
PRESERVE8表指定当前文件的堆栈按照8字节对齐,THUMB表示接下来的指令兼容THUMB指令。THUMB是ARM老的16bit的指令集,现在Cortex-M系列的ARM都使用32bit的THUMB-2指令集,它兼容16bit和32bit的指令。
3. 定义向量表

AREA    RESET, DATA, READONLY
EXPORT  __Vectors
EXPORT  __Vectors_End
EXPORT  __Vectors_Size
“AREA RESET, DATA, READONLY”是定义一个名为RESET的数据段,只读。
“__Vectors”、”__Vectors_End”、”__Vectors_Size”用EXPORT声明的标号,使其具有全局属性,可供外部文件调用。
这个数据段充当一张异常向量表。__Vectors为向量表起始地址,__Vectors_End为向量表的结束地址。两个相减即可算出向量表的大小。当内核去响应一个异常后,对应的异常服务函数就会得到执行。异常向量表则是决定这些服务程序的入口地址。异常向量表其实是一个32位整型数组,每个数组元素代表一种异常,数组元素的值等于服务程序的入口地址。异常向量表的起始地址可以通过NVIC(嵌套向量中断控制器)设置的,NVIC对应该设置地址功能的位复位值为0,所以地址0必须是一张中断向量表。
由手册存储器映像图获知,STM32的0地址处是用来映射的。





STM32启动的方式如下:





(1)用户闪存存储器: 用户代码烧录在这里,STM32正常启动时就是从这里启动
(2)系统存储器: 实现ISP下载功能。ISP(in-system programming)意为在系统编程。烧录程序时不需要烧录器,PC机通过串口把BIN/HEX文件直接烧录到单片机内部FLASH中
(3)内嵌SRAM: 实现调试器调试功能用
当选择从用户闪存存储器(flash)启动时候,0x0地址就会把flash的起始地址映射于此,flash的起始地址是0x08000000,中断向量表就放在这个地址。当用户选择从内嵌SRAM启动时候,0x0地址就会把SRAM的起始地址映射于此,SRAM的起始地址是0x20000000。
注意,一般我们都是选择从flash启动的。
中断向量表我的内容如下:

__Vectors   DCD     __initial_sp               ; Top of Stack   DCD表分配一个或者多个以字为单位的内存
            DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
            DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
            DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
            DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
            DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
            DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
            DCD     0                          ; Reserved
            DCD     0                          ; Reserved
            DCD     0                          ; Reserved
            DCD     0                          ; Reserved
            DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
            DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
            DCD     0                          ; Reserved
            DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
            DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler


            ; External Interrupts
            DCD     WWDG_IRQHandler            ; Window Watchdog
            DCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detect
            DCD     TAMPER_IRQHandler          ; Tamper
            DCD     RTC_IRQHandler             ; RTC
            DCD     FLASH_IRQHandler           ; Flash
            DCD     RCC_IRQHandler             ; RCC
            DCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0
            DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1
            DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2
            DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3
            DCD     EXTI4_IRQHandler           ; EXTI Line 4
            DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler   ; DMA1 Channel 1
            DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler   ; DMA1 Channel 2
            DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler   ; DMA1 Channel 3
            DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler   ; DMA1 Channel 4
            DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler   ; DMA1 Channel 5
            DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler   ; DMA1 Channel 6
            DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler   ; DMA1 Channel 7
            DCD     ADC1_2_IRQHandler          ; ADC1 & ADC2
            DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  ; USB High Priority or CAN1 TX
            DCD     USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low  Priority or CAN1 RX0
            DCD     CAN1_RX1_IRQHandler        ; CAN1 RX1
            DCD     CAN1_SCE_IRQHandler        ; CAN1 SCE
            DCD     EXTI9_5_IRQHandler         ; EXTI Line 9..5
            DCD     TIM1_BRK_IRQHandler        ; TIM1 Break
            DCD     TIM1_UP_IRQHandler         ; TIM1 Update
            DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM1 Trigger and Commutation
            DCD     TIM1_CC_IRQHandler         ; TIM1 Capture Compare
            DCD     TIM2_IRQHandler            ; TIM2
            DCD     TIM3_IRQHandler            ; TIM3
            DCD     TIM4_IRQHandler            ; TIM4
            DCD     I2C1_EV_IRQHandler         ; I2C1 Event
            DCD     I2C1_ER_IRQHandler         ; I2C1 Error
            DCD     I2C2_EV_IRQHandler         ; I2C2 Event
            DCD     I2C2_ER_IRQHandler         ; I2C2 Error
            DCD     SPI1_IRQHandler            ; SPI1
            DCD     SPI2_IRQHandler            ; SPI2
            DCD     USART1_IRQHandler          ; USART1
            DCD     USART2_IRQHandler          ; USART2
            DCD     USART3_IRQHandler          ; USART3
            DCD     EXTI15_10_IRQHandler       ; EXTI Line 15..10
            DCD     RTCAlarm_IRQHandler        ; RTC Alarm through EXTI Line
            DCD     USBWakeUp_IRQHandler       ; USB Wakeup from suspend
            DCD     TIM8_BRK_IRQHandler        ; TIM8 Break
            DCD     TIM8_UP_IRQHandler         ; TIM8 Update
            DCD     TIM8_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM8 Trigger and Commutation
            DCD     TIM8_CC_IRQHandler         ; TIM8 Capture Compare
            DCD     ADC3_IRQHandler            ; ADC3
            DCD     FSMC_IRQHandler            ; FSMC
            DCD     SDIO_IRQHandler            ; SDIO
            DCD     TIM5_IRQHandler            ; TIM5
            DCD     SPI3_IRQHandler            ; SPI3
            DCD     UART4_IRQHandler           ; UART4
            DCD     UART5_IRQHandler           ; UART5
            DCD     TIM6_IRQHandler            ; TIM6
            DCD     TIM7_IRQHandler            ; TIM7
            DCD     DMA2_Channel1_IRQHandler   ; DMA2 Channel1
            DCD     DMA2_Channel2_IRQHandler   ; DMA2 Channel2
            DCD     DMA2_Channel3_IRQHandler   ; DMA2 Channel3
            DCD     DMA2_Channel4_5_IRQHandler ; DMA2 Channel4 & Channel5
__Vectors_End
__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors


在《STM32中文参考手册_V10.pdf》的第9章,有对这些中断的描述的表格:(部分截图)





向量表(一般)从flash的0地址处开始放置,以4字节为一单位,地址0存放的是栈顶地址,0x04放的是复位处理函数的地址,以此类推。代码中的”*_Handler”是对应中断的中断服务函数,也就是中断处理程序的地址。
4. 复位处理程序

复位处理程序是系统上电/复位后第一个执行的:
AREA    |.text|, CODE, READONLY ; Reset handlerReset_Handler   PROCEXPORT  Reset_Handler             [WEAK]IMPORT  __mainIMPORT  SystemInitLDR     R0, =SystemInitBLX     R0           
AREA    |.text|, CODE, READONLY


; Reset handler
Reset_Handler   PROC
EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
IMPORT  __main
IMPORT  SystemInit
LDR     R0, =SystemInit
BLX     R0              ;BL表示跳转到R0地址,跳转前将下一条指令地址保存在LR      
LDR     R0, =__main     ;LDR表示从存储器加载一个字到寄存器
BX      R0              ;BX表示跳转到R0地址不用返回
ENDP


调用了SystemInit函数用于初始化系统时钟、然后调用__main函数,最终调用到程序员编写的main函数。
特别注意[WEAK]声明,它表示弱定义:如果外部文件优先定义了该标号则首先引用外部文件定义的标号,反之就引用此处用[WEAK]声明的标号。
IMPORT表示该标号来自外部文件,跟c语言关键字的extern类似。这里声明__main和SystemInit这两个标号表明均来自外部文件。
SystemInit在system_stm32f10x.c文件中定义并实现,是ST公司为我们写好的,其主要作用是配置系统时钟为72MHz。__main函数不等于main函数,它实现的是初始化用户堆栈,在函数最后才是去调用main函数进入c语言运行环境。
5. 中断服务函数

启动文件中已经帮我们写好所有的中断服务函数了,只不过除了复位中断处理函数,其它的都是不限循环。

NMI_Handler   PROC                  ;系统异常
EXPORT  NMI_Handler                [WEAK]
B       .                           ;B表跳转到一个标号,"."表无限循环
ENDP
HardFault_Handler PROC
EXPORT  HardFault_Handler          [WEAK]
B       .
ENDP
...


真正的中断服务函数需要我们在外部的.c文件中实现,这里只是占位,是把中断和与之对应中断服务函数绑定了。当我们开启某个中断后,没有写对应的中断服务函数或者函数名有误,当中断来临时程序还是跳转到启动文件预先写好的中断服务函数中,在这个函数中无限循环。
6. 堆栈初始化

;*******************************************************************************
; User Stack and Heap initialization
;*******************************************************************************
IF      :DEF:__MICROLIB         ;这个宏在KEIL里定义


EXPORT  __initial_sp            ;若定义了则将这些量声明为全局
EXPORT  __heap_base
EXPORT  __heap_limit


ELSE


IMPORT  __use_two_region_memory
EXPORT  __user_initial_stackheap  ;这个函数由用户自己实现


__user_initial_stackheap
LDR     R0, =  Heap_Mem
LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
LDR     R3, = Stack_Mem
BX      LR


ALIGN


ENDIF


END


ALIGH


判断是否定义了__MICROLIB,这个宏是在KEIL里面可配置的,





选中它表示使用c库的备选库,里面有一个__mian函数。若定义了则赋予标号__initial_sp(栈顶地址)、__heap_base(堆的起始地址)、__heap_limit(堆的结束地址)为外部文件可调用的变量,即可供外部c库中的__main调用,由__main初始化堆栈,否则需要用户自己实现__user_initial_stackheap函数初始化堆栈。
启动文件相当于嵌入式Linux中的BootLoader,只不过这里简单多了。感觉大概了解就可以,需要深究时再深究。
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